Informatyka II

Inżynieria oprogramowania

dr inż Jacek Reiner

na podstawie

„Industrielle Software Entwicklung fur Ingenieure”

itm - Lehrstuhl für Informationstechnik im Maschinenwesen

prof. Klaus Bender; prof. Frank Schiller

Wykład 1 – part a: Motywacja



Motywacja – po co inżynierowi mechanikowi

oprogramowanie?



Cele i zakres wykładu



Organizacja



Zespół



Dlaczego obiektowość?



Dlaczego C++



Inżynieria oprogramowania



Kompozycja wykładu

Znaczenie oprogramowania
w przemyśle



Nowoczesne narzędzia inżynierskie – to

oprogramowanie



Narzędzia projektowania: CAx (CAD, CAM, CAQ, CAPP, ...)



Obliczenia i analizy: FEM, MES, ...



Narzędzia symulacyjne: logistyka, montaż



Testery



Wspomaganie produkcji: PPS, PDM, ...



Wizualizacja: digital mockup, VR



Przetwarzanie danych: Office, SQL



Sieci komputerowe: www



Środowiska rozwoju oprogramowania

Automatyzacja, integracja,
rozszerzalność



Automatyzacja



Dla czynności powtarzających się



Dla wyliczeń (np. umieszczanie elementów po okręgu)



Integracja



Z użytkownikiem – GUI



Z innymi programami lub bazami danych



Rozszerzalność



Nowe funkcje, algorytmy

SolidWorks

API Fundamentals 3days Training

AutCAD

Interfejs użytkownika

ANSYS

Programowe zadawanie warunków symulacji w AnSYS

!AnSYS -model

[…]

VDELE,all

NUMMRG,all

ASBA,11,8,,delete,delete

ASBA,24,7,,delete,delete

ASBA,23,32,,delete,delete

ADELE,29,31,2

ADELE,3,4,1

ADELE,15,25,10

AL,10,11,110

AL,4,109,5

LCOMB,103,104,1 AL,94,5,11,96

AL,95,109,110,26

AADD,16,20

LSTR,31,39 !(L17)

LSTR,27,39 !(L80)

LSTR,35,39 !(111)

LSTR,43,39 !(112)

[…]

SIMUL8

symulacja procesów dyskretnych

AnyLogic

multi-paradigm simulation software

Java Basics for AnyLogic Modelers – presentation

• What you do and do not need to learn about Java to be

successful with AnyLogic

• Java syntax basics

• Primitive data types

• Arithmetic and Boolean operations

• Classes, methods and fields

• Writing algorithms, Java statements

• Most frequently used functions built into AnyLogic

• Java collections

• Using standard and specific Java packages

Zemax

Inżynieria optyczna



Automatyzacja



Język sktyptów



Import modeli CAD



Integracja



VB, Excel, Matlab



Rozszerzalność



Nowa, specyficzna
refleksyjność powierzchni (dll)

Vision Assistent vs. LabView

Klikanie czy programowanie?

Zakres kursu Informatyka II



Rozwój SW dla PC



Kategorie oprogramowania



Zawężenie do OO



Procedury postępowania



Implementacja C++



Potrzeby inżynierów

budowy maszyn



Przykłady praktyczne



Umiejętność
wykorzystywania metod,
technik i narzędzi
informatycznych

Cel kursu



Przekazanie wiedzy



Umiejętność dołączenia do
dyskusji



Znajomość pojęć fachowych



Uporządkowanie tematów i
pojęć



Rozszerzenie horyzontów



Przekazanie

umiejętności



Samodzielne rozwiązywanie
problemów
programistycznych



Podejście systemowe



UML



C++

Organizacja kursu



7 wykładów dwugodzinnych



Zaliczenie pisemne



15 Laboratoriów



Informatyka I (dr. inż W.Myszka) – to już wiemy !!!



http://www.immt.pwr.wroc.pl/~myszka/InformatykaI/



Obecności (patrz Regulamin studiów)



Przygotowanie – kartkówki



Większy programik na zaliczenie:



weryfikacja umiejętności „proszę zmień ... coś ...”

Zespół

Piotr Szeplik dr inż.
Piotr.Szeplik@pwr.wroc.pl

Mariusz Mrzygłód mgr inż.
Mariusz.Mrzyglod@pwr.wroc.pl

Jacek Reiner dr inż.
B4/3.12
Jacek.Reiner@pwr.wroc.pl

Maciej Stankiewicz mgr inż.
Maciej.Stankiewicz@pwr.wroc.pl

Dariusz Tryba mgr inż.
Dariusz.Tryba@pwr..wroc.pl

Strona Internetowa

http://student.mvlab.pl

Pracownia Mechatroniki
i Systemów Wizyjnych

Oprogramowanie do inspekcji
wałeczków łożysk: ok. 10KLC C++

Laserowy pomiar płaskości i bicia
dysków pił: LabView

Wybrane narzędzia:
- VC++ 6.0/2005 + OpenCV
- Halcon
- LabView
- Matlab+16 Toolboxów
- MathCAD

Zawartość tematyczna
wykładu



Podstawy



obszary zastosowań,



metody programowania,



języki programowania,



Metody i procedury



z naciskiem na obiektowość i UML,



Programowanie obiektowe w C++

Paradygmaty programowania



Paradygmat



to nadrzędna zasada lub sposób myślenia.



Paradygmat programowania



To nadrzędna zasada lub sposób opracowywania

oprogramowania dla osiągnięcia określonego

celu.

Problem

Paradygmat

Rozwiązanie

Programowanie
proceduralne/imperatywne



Programowanie proceduralne to paradygmat programowania

zalecający dzielenie kodu na procedury, czyli fragmenty

wykonujące ściśle określone operacje. Procedury nie powinny

korzystać ze zmiennych globalnych (w miarę możliwości), lecz

pobierać i przekazywać wszystkie dane (czy też wskaźniki do nich)

jako parametry wywołania.



Programowanie imperatywne to paradygmat programowania, który

opisuje proces wykonywania jako sekwencję instrukcji

zmieniających stan programu. Programy imperatywne składają się

z ciągu komend do wykonania przez komputer. Powszechnie

programowanie imperatywne uważane jest za synonim

programowania proceduralnego.



Przykład programu: funkcja silnia – C

unsigned long int silnia(int x) {

if (x==0) return 1; else return x*silnia(x-1); }



Kod źródłowy: formułowany jako sekwencja poleceń



Przykłady: Pascal, C, Fortran

Programowanie obiektowe



Programowanie obiektowe (ang. object-oriented programming) -

paradygmat tworzenia programów komputerowych, który

definiuje programy za pomocą "obiektów" - elementów

łączących stan (czyli dane) i zachowanie (czyli procedury, tu:

metody). Obiektowy program komputerowy wyrażony jest jako

zbiór takich obiektów, komunikujących się pomiędzy sobą w

celu wykonywania zadań.



Przykład programu: wyświetlanie modułu liczby zesp. – C++

double mod;
Zesp lz1(3,20);
mod=lz1.modul();
cout<<mod;



Kod źródłowy: definicje budowy obiektów i ich działania oraz

współpracy między sobą.



Przykłady: Java, C++, VB.net, C#, Smalltalk, Delphi

Dlaczego obiektowość?

Najczęstszy paradygmat projektowania i programowania PC

Mechanizmy dla efektywnej obsługi i wyłapywania błędów

Wsparcie dla

pracy grupowej

Przejrzysta organizacja interfejsu

Łatwa rozbudowa i personalizacji rozwiązań

Możliwość wielokrotnego wykorzystania komponentów

Opanowanie złożoności

Dlaczego C++?

(a nie Java, C#, Smaltalk, VB, ...)

Bazuje na C

Możliwość

ponownego

użycia

Potężny

Efektywny i

wydajny

czasowo

Szeroko

rozpowszechn.

w przemyśle

C++

Sterowniki i biblioteki do kart
I/O, Motion, Framegrabber, etc
tzw. programowanie przy sprzęcie

Bazy wiedzy
Listy dyskusyjne
Literatura przykłady

Ograniczenia zakresu kursu

Czyli czym nie będziemy się zajmować



Informatyka:



Systemy bazodanowe



Efektywne/wydajne algorytmy



Grafika i wizualizacja (multimedia)



Informatyka teoretyczna



Języki formalne



Sieci komputerowe i web



Automatyzacja



Sterowniki PLC, OSN, roboty



Systemy czasu rzeczywistego



Systemy wbudowane i mikroprocesory



Sterowanie i regulacja, identyfikacja

Rola inżynierów mechaników
w rozwoju oprogramowania



Zleceniodawca



Określanie wymagań

systemu



Systemy CA-x



Narzędzia

symulacyjne

Duże systemy
software’owe



Zwykle kierownik

projektu



Wiedza o procesie

technologicznym



Systemy

produkcyjne



Systemy

transportowe

Programy dla
systemów
technicznych



Zleceniodawca



Wykonawca



Przeprowadzanie

pomiarów,



Małe aplikacje do

obsługi urządzeń

Małe aplikacje

Rola inżyniera

Przykład

Kategoria

Badania: Koszty rozwoju

Systemy wbudowane i oprogramowanie przemysłowe



Wynik ankiety w niemieckich
przedsiębiorstwach
przemysłowych, 2003



Q: Jak wysokie są Wasze
koszty rozwoju oprogramowania
w porównaniu z całkowitymi
kosztami rozwoju?

- dla około połowy to 30-60%

Zapotrzebowanie na procedury
postępowania

(Standish Group 1995)



Tylko 9% dużych, 16%-28% małych i średnich

projektów jest realizowanych zgodnie z

czasem i kosztorysem



53% wszystkich projektów po zakończeniu

przekracza budżet o ok. 50%



31% wszystkich projektów jest przerywanych



Amerykańskie przedsiębiorstwa w roku 1995

zainwestowały ponad 81 miliardy dolarów w

niezakończone projekty

Badania: Royal Academy of Engineering
i British Computer Society (2004)



Straty szacowane na poziomie 130 miliardów

EURO (USA) i 120 miliardów EURO (EU)



Przyczyny:



Brak profesjonalizmu w branży IT-Industrial



Niedostateczne umiejętności odpowiedzialnych



Niedostateczna wiedza i umiejętności programistów



Brak lub kiepska specyfikacja



Uczenie na własnych błędach



Konieczność prowadzenia projektów IT jak

innych projektów inżynierskich



Odpowiedzialność Uczelni Technicznych

Podejście metodyczne

Systemowość

Powód:



Niejasne wymagania



Kiepska komunikacja



Zbyt późna integracja



Niepełny model procesu



Braki w zapewnieniu jakości

Wniosek:



Projektowanie oprogramowania nie jest zadaniem trywialnym



Inżynierskie, systematyczne podejście do problemu zwiększa

prawdopodobieństwo sukcesu (Inżynieria oprogramowania)



Metody ugruntowane w mechanice mogą okazać się przydatne w

rozwiązywaniu problemów typowo mechanicznych.

Szacowanie nakładów

Umiar w nakładach metodycznego postępowania

znajdować dla każdego projektu!!!

Więcej nie znaczy lepiej -> Over engineering

Rozmia

r projekt

Prioryt

Złożoność

Zasob

Procedury

Metody

Wydajność a jakość



Usuwanie błędów prowadzi do zwiększenia nakładów.



Spełnienie rozległych wymagań jakościowych również podnosi

pracochłonność i koszty

Nakłady

na lep

sze jako

ściowo

oprogramo

wanie

Oszczę

dności

osiągn

ięte

dzięki

lepszemu

oprog

ramow

aniu

(mniejsze

straty)

Struktura wykładu

Motywacja

Podstawy

Metody i sposoby

postępowania

C++

Wykład 1 – part b

Obszary zastosowań

oprogramowania

Komunikacja zewnętrzna

Paradygmaty programowania

Obszary zastosowań
oprogramowania

Systemy wbudowane
(embedded)

Bazy danych i servery

komputery PC

Automatyzacja

WEB

Oprogramowanie bazujące na

Do tej grupy zaliczmy aplikacje dla zwykłych komputerów (PC,

Mac) i systemów operacyjnych (Windows, Linux, …). Chodzi tu

także o pojedyncze zastosowania, korzystające z dużej ilości

dostępnych w OS funkcji i interfejsów

Przykłady:



Office, Gry, Programy multimedialne, Programy inżynierskie

Cechy i wymagania:



Kompatybilność



Windows: VISTA, XP, 2000, NT, ME, ...;



LINUX: Ubuntu, Mandriva, OpenSUSE, Debian, Fedora,

Slackware, Gentoo, MEPIS, Aurox, PLD, Knoppix, ...;



BSD: DesktopBSD, FreeBSD, NetBSD, OpenBSD, ...



Szeroki zakres dostępnych funkcji: okna, multimedia, sterowniki.

Bazy danych

Baza danych to trwały, systematycznie ustrukturyzowany

zbiór informacji, powiązanych zależnościami.

System zarządzania BD służy do:



zapisywania,



pozyskiwania,



ustalania relacji i połączeń między zasobami bazy,



wyodrębniania podzbiorów.

Przykłady:



katalog części samochodowych, katalog książek w

bibliotece



baza pacjentów, baza studentów



konto bankowe

Cechy i wymagania:



łatwe pozyskiwanie wymaganych podzbiorów danych.



Konsystencja, redundancja, wielodostęp,



Ochrona dostępu (security) i bezpieczeństwo (safety).

Ogólnoświatowa sieć komputerowa –największy zbiór

połączonych ze sobą komputerów umożliwiający swobodną

wymianę danych i ich prezentację, między nimi, za pomocą

następujących usług:



WWW,



Poczta elektroniczna (e-mail),



Transfer plików (FTP).

Cechy i wymagania:



ogromna ilość dostępnych technologii (i języków

programowania),



szybki rozwój i poszerzenie obszaru zastosowań,



kompatybilność dzięki standaryzacji usług

(W3C).

Web / Internet

Systemy wbudowane
(embedded)

Definicja:



System mikrokomputerowy zintegrowany z urządzeniem



Z zewnątrz nie widać że jest ono sterowane syst. komputerowym,



Komputer połączony z resztą urządzenia za pomocą sensorów i

układów wykonawczych



Komputer jest w urządzeniu jednostką sterującą i/lub nadzorującą

Przykłady:



Telefony komórkowe,



Pralki,



Samochody

Cechy:



Bezpieczeństwo i niezawodność (Fail-Safe),



Ograniczone wymagania na zasoby (pamięć, CPU, etc),



Zdolność do pracy w czasie rzeczywistym,



Brak typowego interfejsu człowiek-maszyna (klawiatura,

monitor, ...)



Rozbudowane moduł wejść/wyjść (I/O).

Automatyzacja

Definicja:

Automatyzacja oznacza stosowanie urządzeń technicznych,

zapewniających:



samodzielny przebieg procesów technicznych (wytwórczych),



samodzielne działanie urządzeń, maszyn (oraz ich zespołów) i

innych układów technicznych.

Przykłady:



Procesy dyskretne (obróbkowe, montażowe)



Procesy ciągłe (chemiczne, spożywcze, )

Cechy i wymagania:



Bezpieczeństwo i niezawodność (Fail-Safe),



Zdolność do pracy w czasie rzeczywistym,



Brak typowego interfejsu człowiek-maszyna (klawiatura, monitor)



Rozbudowane moduły wejść/wyjść (I/O – cyfrowe, analogowe).

Komunikacja -
Systemy wbudowane (ES)

Połączenie w sieć ES i urządzeń sterujących dla systemów

mechatronicznych.

Przykład:
W nowoczesnych samochodach jest ok. 50-100 systemów sterowania

spiętych w sieć za pomocą różnych interfejsów (CAN, LIN, MOST).

CAN (Controler Area Network)



Stosunkowo tani Fieldbus dla zastosowań o wysokich wymaganiach

czasowych,



Łączenie w sieć sterowników, sensorów i urządzeń wykonawczych



CAN został opracowany przez BOSCH m. in. dla zastosowań w

branży samochodowej.



Komunikacja rozgłoszeniowa



Otwarta struktura magistrali

(odłączenie jednego urządzenia od sieci

nie powoduje przerwania komunikacji

pomiędzy pozostałymi)



AS Interface

Najprostszy z przemysłowych protokołów

komunikacyjnych sprawdzający się w maszynach o dużej

ilości czujników i elementów wykonawczych.4 Byte

danych/ 32(64) węzły i zasilanie



PROFIBUS

Szybki i najbardziej popularny typ sieci przemysłowych

który umożliwia łączenie sterowników z elementami

wykonawczymi w architekturze master-slave. Umożliwia

przesyłanie telegramów o długości do 235Byte.



Przemysłowy Ethernet (np. ProfiNet)

Zastosowanie standardu Ethernet w przemyśle, dzięki

czemu można korzystać z tanich i szeroko dostępnych

urządzeń i zwiększyć przepustowość sieci, korzystając

jednocześnie z architektury peer-to-peer.

Komunikacja - Automatyzacja

Przegląd komunikacji
heterogenicznej

Wbudowane

Bazy danych

Automatyzacja

WEB

komputery PC

Embedded i automatyzacja



Systemy embedded są bardzo często wykorzystywane w

układach automatyki przemysłowej, tj. układ automatyki składa

się z urządzeń z sterownikami wbudowanymi.



Komponent układu automatyki może być programowany jeśli

urządzenie i software embedded dysponuje odpowiednimi

łączami.

Sterowanie napędu
(komponent układu automatyki)

Program sterujący

System oper.

Programowalny system embedded zabudowany w serwonapędzie.

Automatyzacja i PC

z bazami

danych



Klasyczne rozwiązanie stanowisk kontrolnych i centrów sterowania



Interfejs człowiek-maszyna do obsługi linii produkcyjnych z

przyjaznym i wygodnym w obsłudze środowiskiem realizowanym

przez komputer PC



Dodatkowo rozwiązanie umożliwia zapisywanie w bazach danych

stanu maszyn, archiwizację przebiegu procesów itd.

Stanowisko kontrolne

Widok wizualizacji procesu

Baza Danych – PC / WEB



Dla komfortowego odpytywania informacji

przechowywanych w bazach danych



Przykłady



Bazy adresowe, systemy produkcyjne SAP



Dla zdalnego dostępu do informacji

bazodanowych



Przykłady



Konto eBankowe,



zapisy na kursy, artykuły elektroniczne

WEB i Automatyzacja/ES



W coraz większej liczbie układów automatyki przemysłowej i

systemów embedded stosowane są web serwery. Popularne

zastosowania obejmują także automatykę użytkową, np. w tzw.

„inteligentnych” budynkach mieszkalnych.



Możliwości:

Zdalne (przez Internet lub intranet – WWW)



nadzorowanie procesów,



sterowanie urządzeń i procesów,



diagnozowanie problemów,



usuwanie błędów oprogramowania,



wizualizację pracy urządzeń.



Problemy:



Bezpieczeństwo procesu

(dostęp do sterowania),



Bezpieczeństwo danych produkcyjnych

(wgląd w linię produkc.)

Podsumowanie



Informatyka (technologie informacyjne – IT) są
nieodłącznym elementem dzisiejszego codziennego

życia



Ilość zastosowań IT ciągle wzrasta



Oprogramowanie i jego rozwój mają istotne
znaczenie w dzisiejszym świecie



Wzrastająca ilość zadań dla inżynierów



Mnogość różnych zadań do zaimplementowania

powoduje zapotrzebowanie na różne, optymalne dla
nich paradygmaty i języki programowania.

Document Outline

Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
Slide 37
Slide 38
Slide 39
Slide 40
Slide 41
Slide 42
Slide 43
Slide 44
Slide 45
Slide 46
Slide 47

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
W01(Patomorfologia) II Lek
w01
inf2 w06
IMW W01 Wstepny System produkc Nieznany
inf2 w03
FPA W01 v1 0
bal w01
inf2 w02
BD 2st 1 2 w01 tresc 1 1 (2)
INF2 2009 Wykl 04 Zaoczne 4na1 Nieznany
MB W01 PWr
AM23 w01 Całki niewłaściwe pierwszego rodzaju
PA W01 Wprowadzenie
Gazownictwo w01
Elektronika W01
inf2, Studia, UTP Ochrona środowiska, I rok, Semestr II, Informatyka

więcej podobnych podstron

inf2 w01

Document Outline